钢结构 门式刚架结构设计

36米跨度轻型门式钢架结构设计前言我国钢结构体系的发展大致经过了这样的时期：1990年以前，钢结构建筑在工业领域中的主要应用是重型厂房中的排架结构体系，在民用领域中的主要应用是螺栓球或焊接球网架结构；自1990 年代起，钢结构在我国进入了快速的全面的发展和应用时期。

门式钢刚架结构被大量应用于工业厂房、超市、仓库中；钢框架在多高层建筑中也得到了越来越多的应用；薄壁彩钢板已大量应用于各类结构的维护体系和无梁无柱穹顶中；钢管直接汇交焊接结构及其与高强度拉索的组合结构已推广应用于各类体育、文化等公共建筑中；冷弯薄壁型钢截面除广泛应用于檩条等维护结构构件外也开始作为结构的主要受力构件或其组成部件得到应用。

现代钢结构体系由热轧截面、焊接截面和冷弯薄壁型钢截面构件组成。

人们往往将钢结构划分为普通钢结构和轻型钢结构两大类。

但是，究竟如何定义或区分这两类结构，却存在着很多不同的标准。

例如，结构跨度的标准，结构层数的标准，结构用途的标准，吊车吨位的标准等。

这些标准都有一定的合理性，但是都是建立在结构体系外在因素或特征基础上的。

事实上，轻型钢结构体系的本质是“轻”，实现这一本质的条件是截面板件要“薄”，设计时必然要考虑板件局部失稳后的极限强度。

所以，从结构工作机理和设计计算原理的角度出发，轻型钢结构体系是指“结构构件采用较薄板件，设计时考虑板件局部失稳后的后继强度的钢结构体系”。

门式钢刚架是典型的轻型钢结构，也是目前国内应用最为广泛的轻型钢结构。

早期典型的门式钢刚架是1910 年布鲁塞尔世博会的德国机械工程展厅，采用了多层阶形钢框架结构；1932 年建成的德国埃森煤矿税收协会采用了门式钢框架结构[1]。

现代轻型门式钢刚架体系是由国外钢结构专业公司引入我国的，它包括主结构系统（刚架、支撑、抗风柱等）、次结构系统（屋面和墙面檩条等）、辅助结构体系（挑檐、雨蓬、女儿墙、楼梯、吊车梁等）、围护板材体系、柱脚和基础等。

近年来钢结构建筑在我国出现了非常快的发展势头，应用范围不断扩大，目前，我国钢结构建筑的发展处在建国以来最好的一个时期。

门式刚架轻钢结构设计摘要：从门式刚架的概述，荷载类型，材料，结构设计方法，结构设计原则等几个方面介绍了门式刚架轻钢结构的设计思路和设计原则关键词：门式刚架的设计思路和设计原则1门式刚架结构概述门式刚架是典型的轻型钢结构，造型简洁美观，在房屋建筑中广泛应用于大面积厂房、仓库、体育馆和超市等各类公共建筑。

它具有成本低、工期短，施工方便、预工程化程度高等优点。

轻型门式刚架包括主结构（刚架、支撑体系、抗风柱等）、次结构（屋面和墙面檩条等）、辅助结构（挑檐、雨蓬、吊车梁等）、围护板材、柱脚和基础等。

2作用于门式刚架结构上的荷载类型：（1）恒载(g)：结构自重和设备重；（2）活载：包括屋面均布活载、检修集中荷载(m)、积灰荷载(d)、雪荷载等；（3）风载(w)（4）温度(t)（5）吊车(c)（6）地震作用荷载(e)3材料3.1门式刚架结构钢材选用的原则是既使结构安全可靠地满足使用要求，又尽量节约结构钢材和降低造价一般而言，轻型钢结构设计中钢材的选择应考虑以下方面：3.1.1根据结构重要性，用于承重的冷弯薄壁型钢、轻型热轧型钢和钢板，应采用q235钢和q345钢。

门式刚架、吊车梁和焊接的檩条、墙梁等构件宜采用q235b或q345a及以上等级的钢。

非焊接的檩条和墙梁等构件可采用q235a钢。

3.1.2根据荷载性质，直接承受动力荷载的结构一般采用q235b 及q345钢。

承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构可选用q235b 钢。

3.2螺栓3.2.1高强螺栓应采用符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓大六角螺母垫圈技术条件》中规定的10.9级螺栓（摩擦型高强螺栓）。

3.2.2普通螺栓采用4.8级粗制螺栓（c级），应符合现行国家标准《六角头c级》的规定。

3.3焊条3.3.1手工焊用的碳钢焊条或低合金钢焊条的性能应符合《碳钢焊条》及《低合金钢焊条》的规定。

3.3.2埋弧焊用的碳钢焊丝与焊剂或低合金钢焊丝与焊剂的性能应符合《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》及《低合金钢埋弧焊用焊剂》《熔化焊用钢丝》的规定。

门式刚架钢结构设计要点摘要:随着工业产业的快速发展,当前在工业建筑领域钢结构厂房得到了广泛应用。

其中以框架上门式刚架钢结构厂房最具有代表性,其上部为门式刚架结构,下部为框架结构,整体结构综合了二者的优势,不仅整体结构跨度大,且自重较轻,节约材料,实现了厂房结构设计的经济性与可靠性。

关键词：门式刚架；钢结构；设计要点引言门式刚架钢结构是一种常见的工业建筑结构，由于其具备高承载能力和良好的稳定性等优点，被广泛应用于各种大型仓库、工厂、体育馆、展览馆等建筑中。

门式刚架钢结构的设计需要充分考虑到结构强度、稳定性和可靠性等多方面的因素，以确保其满足实际的使用要求。

本文将介绍门式刚架钢结构设计的要点，以期对相关研究和实践工作有所启发和帮助。

1.门式刚架发展概况门式刚架是钢结构的一种形式，由于其具有强度高、刚性好和重量轻等优点，被广泛应用于工业和民用建筑中。

其特征是搭建速度快，造价低廉，适用范围广泛，安全可靠，因此深受建筑行业和工程领域的青睐。

门式刚架最初是在20世纪50年代诞生的，最早应用于轻型钢结构房屋中。

60年代初期，随着工业建筑的大规模兴起，门式刚架渐渐成为了工业厂房的首选结构形式。

90年代以后，随着制造业的发展、城市化的加速，门式刚架的应用逐渐扩展到体育馆、展览馆和商场等民用建筑中。

2、门式刚架具有以下几个特点：1.钢材使用率高，重量轻，受力性能好，稳定性强；2.模数化设计，便于批量生产和安装，搭建速度快；3.能够满足大跨度、大空间的使用要求，能够灵活地进行布局和改变；4.适应性强，可用于各种不同的建筑类型，如工厂、体育馆、商场、展览馆等；5.能够经受住地震、风力等自然灾害的考验。

目前，门式刚架技术正在不断发展和完善。

随着新材料的不断出现以及新工艺、新技术的应用，门式刚架的安全性、可靠性、施工效率和造价等方面都得到了不断提升。

此外，门式刚架作为钢结构中的一种重要形式，具有多方面的优点，是当前建筑行业的发展趋势之一。

门式刚架钢结构设计要点摘要：随着我国经济的发展，我国的建设发展越来越快，建筑中采用的结构形式也越来越多。

目前，门式刚架轻钢结构房屋广泛应用于工业和物流建筑。

由于工期短、自重轻、拆装方便、布置灵活，在建筑业得到了广泛应用。

为了进一步推动门式刚架轻型建筑结构在我国建筑行业的应用，有必要结合其结构优势，对其结构设计要点进行深入分析，优化设计工作，提高结构合理性。

在此基础上，本文简要分析了门式刚架轻型房屋钢结构设计要点。

关键词：门式刚架：轻型房屋钢结构：设计要点前言门式刚架钢结构是轻钢结构的一个分支。

迄今为止，设计、制造和建筑标准都有既定的制度和标准。

使用门式刚架建造的建筑物具有重量轻、工作时间短、外形美观、标准化程度高、综合建筑成本低等优点。

近年来，随着经济建设的需要，大量门式刚架钢结构被应用于工程建设。

一、门式刚架结构的形式及特点门式刚架结构是梁柱构件的组合，是一个由柱与直、弧形、线形梁刚性连接的承重框架体系。

有多种形式。

单层建筑和仓库广泛采用单层、单跨、双跨或多跨双坡度门式刚架。

根据通风和照明的需要，可以设置天窗、通风屋顶和采光带。

门式刚架的构件截面尺寸小，可有效利用建筑空间，从而降低房屋高度和建筑体积，且建筑造型简单美观。

其次，平面内外刚度好、刚度小，为制造、运输和安装提供了有利条件。

门式刚架有多种结构形式，包含如下：按构件体系分，有实腹式与格构式；根据截面组成，有等边截面和可变截面。

实腹式刚架截面通常为h形，少数为z形；网格横截面为矩形或三角形；根据结构材料的选择，采用普通钢、薄壁钢、钢管或钢板焊接。

与传统单层建筑相比，门式刚架钢结构具有以下特点:（1）便于拆除，可用于临时建筑，这是其显着特点。

（2）屋面板采用轻型压型钢板屋面。

因为屋顶很轻，支撑它的结构也很轻。

在外墙方面，砖墙有利于保温，降低了成本，但结构侧向位移要求严格，外观不佳，因此大部分仍采用彩钢墙板。

（3）刚架可采用变截面，且截面与弯矩成正比。

门式刚架轻钢结构设计分析摘要：对于门式刚架而言，其属于轻型房屋钢结构中非常重要的一种结构形式。

在对门式刚架轻型钢结构进行实际设计的过程中，其设计阶段的不同，实际的特点也有极大的不同，在进行设计的过程中，必须要对其中实际存在的主要矛盾进行全面的了解并掌握，以结构设计的基本原则作为实际的依据，将科学合理的技术措施应用进来，最终使更加经济、耐久、安全的结构设计出来。

基于此，本篇文章主要对门式刚架轻钢结构的设计进行深入的分析和探讨。

关键词：门式刚架轻钢结构设计分析前言：就门式刚架轻型钢结构来讲，其主要有以下特点和特征：首先，就是形式非常多，其次，就是布置具备灵活性，最后就是可以使各种使用功能的厂房设计要求得以满足。

与以往的普通钢结构相比，门式刚架轻钢结构不但具备施工速度快的特点，还具备施工速度快的特点，不仅如此，其质量相对较轻，是普通钢结构的1/2~1/3，非常便于施工。

除此以外，门式刚架轻钢结构的主要结构不仅有主钢架，还有基础和支撑体系、抗风柱等。

1.门式刚架节点和梁柱连接设计在对门式刚架与柱进行实际连接的过程中，其必须要将刚接的方式采取进来，正常情况下，有以下几种方式，即腹板焊接、腹板栓接、翼缘焊接、翼缘栓接，而具体采取哪一种方式，则要依据与梁柱截面的大小以及实际摆放的位置。

在梁祝钢接的过程中，其最重要的保障就是梁柱节点端板，对于端板的摆放形式而言，其主要有以下三种，即横放、竖放和斜放，在对端板连接进行设计的过程中，IXUS要以实际承受最大的内力为基础进而进行设计。

如果实际的内力相对较小，在进行端板连接的谷草中，要以其承受不小于较小被连接构建截面承载力的一般为基础，进而进行设计。

在对主钢架构件进行实际连接的过程中，必须要将高强度的螺栓应用进来，进而对其连接，其主要包含两种类型，即承压型和摩擦型。

如果在对端板进行连接的过程中，其只会受到弯矩或者是轴向力的作用，又或者是实际的剪力比抗滑移承载力小很多，则可以不对端板的表面进行针对性的处理。

YJK门式刚架设计用户例题展示：例题：单跨双坡门式刚架1.设计条件刚架跨度30m，柱高6m，柱距6m，屋面坡度1/10，柱网及平面布置见图，刚架形式及几何尺寸见图，屋面及墙面为压型钢板复合板。

檩条及墙梁为薄壁卷边C型钢，檩条间距 1.5m，钢材采用Q345钢。

2.荷载（1）永久荷载标准值(水平投影)屋面板及保温屋0.35 KN/m2檩条、拉条、支撑等0.05 KN/m2悬挂设备及照明灯0.10 KN/m2合计0.5KN/m2;（2）可变荷载标准值屋面活荷0.5KN/m2（3）风荷载标准值基本风压值0.5KN/m2;地面粗糙度系数按B类取值；风荷载高度变化系数按现行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定采用。

当高度小雨10m时按10m高度处的数值采用，??2= 1.0；风荷载体型系数按荷载规范表8.3.1取用。

3.构件设计（1）门式刚柱、门式刚梁根据门规宽厚比、高厚比要求选用截面分别为：变截面柱H600~400x300x8x12,门式刚梁分成三段截面分别为：变截面H600~400x300x8x12,等截面H400x300x8x12, 变截面H400~600x300x8x12;（2）压型钢板厚度0.6mm。

（3）檩条选用C型薄壁卷边槽钢，檩条间距 1.5m，（4）屋面支撑系统：水平交叉支撑采用?16圆钢；（5）边跨及屋脊系杆采用圆钢管?200×180；（6）柱间交叉支撑采用角钢L80x6；（7）抗风柱截面为H400x250x8x10.一：建模型采用普通建模方式1：布置网格2：布置门式刚柱、门式刚梁（1）变截面边柱要根据柱外皮位置来定义垂直边（2）由于工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮，可以填写偏轴偏心来实现，并在支撑布置以及边跨系杆布置时也要考虑偏心；也可以不考虑柱偏心避免建模的繁琐，使两边跨轴线向屋脊线各移动H（小头）/2，轴线跨度减小400即可。

如下轴线网格：3：布置柱间支撑及抗风柱4：布置屋面系杆、交叉支撑5：点高找坡使用三点点高时首先要选择三点来确定一个面，然后选择在这个面上的构件。

门式钢架设计实例（带计算书）门式刚架⼚房设计计算书门式刚架⼚房设计计算书⼀、设计资料该⼚房采⽤单跨双坡门式刚架，⼚房跨度21m ，长度90m ，柱距9m ，檐⾼7.5m ，屋⾯坡度1/10。

刚架为等截⾯的梁、柱，柱脚为铰接。

材料采⽤Q235钢材，焊条采⽤E43型。

22750.6450/160/mm EPS mm N mm g mm ≥2y 屋⾯和墙⾯采⽤厚夹芯板，底⾯和外⾯⼆层采⽤厚镀锌彩板，锌板厚度为275/gm ；檩条采⽤⾼强镀锌冷弯薄壁卷边Z 形钢檩条，屈服强度f ，镀锌厚度为。

(不考虑墙⾯⾃重)⾃然条件：基本风压：20.5/O W KN m =，基本雪压20.3/KN m 地⾯粗糙度B 类⼆、结构平⾯柱⽹及⽀撑布置该⼚房长度90m ，跨度21m ，柱距9m ，共有11榀刚架，由于纵向温度区段不⼤于300m 、横向温度区段不⼤于150m ，因此不⽤设置伸缩缝。

檩条间距为1.5m 。

⼚房长度>60m ，因此在⼚房第⼆开间和中部设置屋盖横向⽔平⽀撑；并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆；同时应该在与屋盖横向⽔平⽀撑相对应的柱间设置柱间⽀撑，由于柱⾼<柱距，因此柱间⽀撑不⽤分层布置。

（布置图详见施⼯图）三、荷载的计算1、计算模型选取取⼀榀刚架进⾏分析，柱脚采⽤铰接，刚架梁和柱采⽤等截⾯设计。

⼚房檐⾼7.5m ，考虑到檩条和梁截⾯⾃⾝⾼度，近似取柱⾼为7.2m ；屋⾯坡度为1：10。

因此得到刚架计算模型：2.荷载取值屋⾯⾃重：屋⾯板：0.182/KN m 檩条⽀撑：0.152/KN m 横梁⾃重：0.152/KN m 总计：0.482/KN m 屋⾯雪荷载：0.32/KN m屋⾯活荷载：0.52/KN m （与雪荷载不同时考虑）柱⾃重：0.352/KN m风载：基本风压200.5/W kN m = 3.各部分作⽤荷载：（1）屋⾯荷载：标准值： 10.489 4.30/cos KN M θ=柱⾝恒载：0.359 3.15/KN M ?=kn/m（2）屋⾯活载屋⾯雪荷载⼩于屋⾯活荷载，取活荷载10.509 4.50/cos KN M θ=（3）风荷载010 1.0k z s z s h m ωµµωµµ=≤ 以风左吹为例计算，风右吹同理计算：根据公式计算:根据查表，取，根据门式刚架的设计规范，取下图：（地⾯粗糙度B 类）风载体形系数⽰意图2122231.00.250.50.125/0.1259 1.125/1.0 1.00.50.50/0.509 4.5/1.00.550.50.275/0.2759 2.475/1.00.650kN m q kN m kN m q kN m kN m q kN m ωωωω∴=??==?==-??=-=-?=-=-??=-=-?=-=-??k k k k 迎风⾯侧⾯，屋顶，背风⾯侧⾯，屋顶24.50.325/0.3259 2.925/kN m q kN m =-=-?=-，荷载如下图：kn/m4.内⼒计算：（1）截⾯形式及尺⼨初选：梁柱都采⽤焊接的H型钢68:梁的截⾯⾼度h⼀般取(1/301/45)l,故取梁截⾯⾼度为600mm；暂取H600300，截⾯尺⼨见图所⽰柱的截⾯采⽤与梁相同截⾯截⾯名称长度()mm⾯积2()mmx I 64(10)mm ?x W 43(10)mm ?y I 64(10)mm ?y W 43(10)mm ?x i柱 60030068H7200 9472 520 173 36 24234 61.6 梁60030068H10552 9472520 173 36 24234 61.68668612522.0610947210 1.9510, 2.06105201010 1.0710x EA kn EI kn m --==?=?=??（2）截⾯内⼒：根据各个计算简图，⽤结构⼒学求解器计算，得结构在各种荷载作⽤下的内计算项⽬计算简图及内⼒值(M 、N 、Q) 备注恒载作⽤恒载下弯矩恒载下剪⼒弯矩图剪⼒图“+” →轴⼒图(拉为正，压为负)恒载下轴⼒（忽略柱⾃重）活荷载作⽤活荷载(标准值) 弯矩图弯矩图活荷载作⽤活荷载(标准值)剪⼒图活荷载(标准值)轴⼒图剪⼒图“+”→轴⼒图(拉为正，压为负)作⽤风荷载(标准值)弯矩图.弯矩图剪⼒图“+”风荷载(标准值)剪⼒图风荷载(标准值)轴⼒图→轴⼒图(拉为正，压为负)向作⽤，风荷载只引起剪⼒不同，⽽剪⼒不起控制作⽤)按承载能⼒极限状态进⾏内⼒分析，需要进⾏以下可能的组合：① 1.2*恒载效应+1.4*活载效应② 1.2*恒载效应+1.4*风载效应③ 1.2*恒载效应+1.4*0.85*{活载效应+风载效应}取四个控制截⾯：如下图：各情况作⽤下的截⾯内⼒截⾯内⼒恒载活载左风Ⅰ－ⅠM000 N-45.36-47.2546.95 Q-19.32-18.0524.55内⼒组合值控制内⼒组合项⽬有：与相应的N，V(以最⼤正弯矩控制)①＋Mmax与相应的N，V(以最⼤负弯矩控制)②－Mmax③ N与相应的M，V(以最⼤轴⼒控制)max与相应的M，V(以最⼩轴⼒控制)④ Nmin所以以上内⼒组合值，各截⾯的控制内⼒为：1-1截⾯的控制内⼒为0120.5848.45M N KN Q KN ==-=-，，2-2截⾯的控制内⼒为335.33120.5848.45M KN M N KN Q KN =-?=-=-，， 3-3截⾯的控制内⼒为335.3364.30115.40M KN M N KN Q KN =-?=-=，， 4-4截⾯的控制内⼒为246.7857.82 5.79M KN M N KN Q KN =?=-=，， A ：刚架柱验算：取2-2截⾯内⼒平⾯内长度计算系数：00010.520.45 1.4620.45 1.46 2.667.27.2 2.6619.1x R R l K I H H Mµµ=+==∴=+?==?=c I ，其中K=，，，7200/23600mm ==0Y 平⾯外计算长度：考虑压型钢板墙⾯与墙梁紧密连接，起到应⼒蒙⽪作⽤，与柱连接的墙梁可作为柱平⾯外的⽀承点，但为了安全起见计算长度按两个墙梁间距考虑，即H19100360081.658.423461.6x y λλ∴====，⑴局部稳定验算构件局部稳定验算是通过限制板件的宽厚⽐来实现的。

门式刚架钢结构设计【摘要】：本文总结了钢结构设计中应注意的一些问题，如正确选用钢材质量等级和焊缝质量等级，合理设置隅撑，拉条和独立的空间稳定支撑体系，并对门式刚架应采取下列构造措施做了简单的阐述【关键词】：门式钢架；设计；常见问题；【abstract 】：this paper summarizes the steel structure design should pay attention some questions, such as the correct choice of steel quality level and welding quality level, setting up reasonable yu supports, braces and independent space stable support system, as well as the steel frame structure of the concrete floor structure requirement, etc, and the problems are analyzed and discussed.【key words 】：door type steel; Design; Common problem;引言门式刚架房屋钢结构是近十年来在我国迅速发展起来的一种新型结构体系，被广泛应用于工业厂房、仓库等众多的工业和民用建筑中。

此种结构形式具有许多优点，如：大跨度、大空间能满足业主在空间上的要求；自重轻，地震作用小，抗震性能好；施工速度快、周期短能满足业主工程建设时间紧的要求。

总之门式刚架房屋钢结构这一新型结构形式有许多优点，近些年来在我国取得了广泛的应用。

本人从事的有色金属行业选矿工程结构设计，常常设计超出门式刚架钢结构规程范围的钢结构厂房。

2010年版建筑抗震设计规范的出台，对钢结构厂房设计有了一些要求。